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Atom-Hochzeiten in Echtzeit: Physiker öffnen Datenschleusen

Komplexität ist auf dem Campus des Dresdenr Max-Planck-Instituts für Physik komplexer Systeme allerorten anzutreffen. Hier Direktor Prof. Jan-Michael Rost mit den Gästehäusern für internationale Gastforscher im Hintergrund. Foto: Heiko Weckbrodt

Komplexität ist auf dem Campus des Dresdenr Max-Planck-Instituts für Physik komplexer Systeme allerorten anzutreffen. Hier Direktor Prof. Jan-Michael Rost mit den Gästehäusern für internationale Gastforscher im Hintergrund. Foto: Heiko Weckbrodt

Dresdner Planck-Forscher möchten mit Computerhilfe Genese von Molekülen und Zellen sichtbar machen

Dresden, 15. Oktober 2013: Seit 20 Jahren forschen Wissenschaftler aus dem In- und Ausland am Dresdner „Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme“ am Zusammenspiel von Chaos und Kausalketten in der Natur. Im November wollen die Physiker an der Nöthnitzer Straße dieses Jubiläum feiern – und dabei eine neue Forscherherberge für Gastwissenschaftler aus aller Welt einweihen. Oiger-Redakteur Heiko Weckbrodt hat Instituts-Direktor Prof. Jan-Michael Rost darüber ausgefragt, was komplexe Systeme eigentlich sind, welche Trends die Forschergemeinde derzeit bewegen und was für Ausbaupläne das Institut hegt.

Chaos-Schmetterling? Foto: Beentree, Wikipedia. GNU-Lizenz

Chaos-Schmetterling? Foto: Beentree, Wikipedia. GNU-Lizenz

Komplexe Systeme – was ist das eigentlich, womit Sie sich hier beschäftigen?

Jan-Michael Rost: Lange Zeit haben Physiker versucht, die Natur zu erklären, indem sie Ursache-Folge-Ketten untersucht haben. Wir sprechen von linearen oder regulären Systemen. Dann gab es in den 1980ern den großen Trend hin zur Chaostheorie mit dem legendären Flügelschlag eines Schmetterlings in Brasilien, der angeblich in Texas einen Tornado auslösen kann. Das ist freilich Quatsch, weil die Natur viel komplexer ist, weil neben dem Schmetterlings-Flügelschlag zuviele andere Variablen hineinspielen. In der Natur passieren sowohl reguläre wie auch chaotische Prozesse – und wir forschen an dieser Grenze.

Hört sich nicht so an, als ob dies in nächster Zeit zu Produkten, zu Geräten führen würde, die wir bald in der Hand halten können…

Rost: Das liegt nun mal in der Natur von Grundlagenforschung, da dauert es oft Jahre, wenn nicht gar Jahrzehnte, bis sich eine praktische Anwendung ergibt. Aber was wir tun, ist an manchen Stellen gar nicht so weit weg von der Praxis: Ein Motor ist zum Beispiel ein komplexes System und wenn durch unsere Forschungen beizeiten anhand kleiner Signale erkannt werden könnte, wenn das Material ermüdet, wäre schon viel gewonnen. Oder nehmen Sie Windräder: Die liefern den meisten Strom, wenn viel Wind weht. Ist der Wind aber zu stark, können sie kaputt gehen, daher werden sie lange vorher abgeschaltet. Da könnten unsere Arbeiten helfen, diese Abschaltgrenze hinauszuschieben und Windkrafträder effektiver zu machen.

Big Data: Bedarf der Physiker an Rechenkapazitäten steigt enorm an

Gibt es in der Forscherszene derzeit irgendwelche Megatrends, die die Wissenschaftler in Ihrem Gebiet besonders elektrisieren?

Rost: Auf jeden Fall steigt der Bedarf an Rechenkapazitäten enorm an, das Schlagwort heißt „Big Data“. Das hat auch damit zu tun, dass die Instrumente der Physik inzwischen viel tiefere Einblicke in gewisse Prozesse ermöglichen: Wir sind zum Beispiel nahe daran, in Echtzeit beobachten zu können, wie ein Elektron von einem Atom zum nächsten springt und dadurch Moleküle entstehen. Das dürfte unser Verständnis chemischer Prozesse auf eine neue Ebene der Anschauung heben.

Genetiker und Physiker wollen sich im geplanten Zentrum für Systembiologie zusammen tun. abb.: MPI-CBG

Genetiker und Physiker wollen sich im geplanten Zentrum für Systembiologie zusammen tun. abb.: MPI-CBG

Ähnlich ist es mit der Systembiologie, für die wir gemeinsam mit den Kollegen vom Genetikinstitut in der Johannstadt derzeit ein neues Forschungszentrum installieren. Durch neue, leistungsfähigere Mikroskope live filmen zu können, was eigentlich in einer biologischen Zelle genau passiert, wenn sie sich zum Beispiel teilt, könnte für einen ähnlichen Sprung sorgen: War die Biologie bisher eine phänomenologische Wissenschaft, die sich Dinge von außen angeschaut hat, könnte sie nun zu einer quantitativen Wissenschaft entwickeln wie die Physik.

Diese Methoden führen allerdings zu großen Datenmengen – vor allem viele Bilder -, die durch Computer verarbeitet werden müssen. Wegen dieses Trends sind wir jetzt auch dabei, unsere Rechnerfarm im Keller auszubauen.

Große Resonanz auf Gastforscherprogramm

Apropos Ausbau: Sie wollen demnächst ein neues Gästehaus einweihen?!

Rost: Ja, eine Besonderheit unseres Instituts innerhalb der Max-Planck-Gesellschaft ist unser Gastforscherprogramm. Wir haben hier – neben den rund 30 Verwaltungs-Mitarbeitern – nur fünf festangestellte Wissenschaftler im Institut, die anderen Forscher sind auf Zeit hier: einige nur für ein paar Tage, andere für Monate oder höchstens zwei Jahre. Im Schnitt haben wir hier zwischen 50 und 70 Gastwissenschaftler auf dem Campus, 80 Prozent davon aus dem Ausland – deshalb unterhalten sich hier auf den Fluren auch auf Englisch.

Und diese Gäste wollen hier forschen, an Workshops teilnehmen und dergleichen, nicht aber viele Stunden mit Fahrten zwischen Hotel und Instituten verplempern. Um der großen Resonanz auf unser Gästeprogramm gerecht zu werden, haben wir jetzt für 2,5 Millionen Euro ein viertes Gästehaus bauen lassen, das wir im November offiziell einweihen.

Müssen Sie viel Überredungskunst aufbringen, Forscher aus Übersee in den „wilden Osten“, nach Dresden, zu locken?

Rost: Im Gegenteil, die kommen gerne nach Dresden und bringen oft auch ihre Partner mit.

Zum Weiterlesen:

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